BR102012011523A2 - Dispositivo, método e unidade de formação de feixe, dispositivo e método de formação de imagem ativa formar imagem de um cenário, método de processamento, programa de computador, e, meio não transitório legível por computador - Google Patents

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Abstract

DISPOSITIVO, MÉTODO E UNIDADE DE FORMAÇÃO DE FEIXE, DISPOSITIVO E MÉTODO DE FORMAÇÃO DE IMAGEM ATIVA FORMAR IMAGEM DE UM CENÁRIO, MÉTODO DE PROCESSAMENTO, PROGRAMA DE COMPUTADOR, E, MEIO NÃO TRANSITÓRIO LEGÍVEL POR COMPUTADOR. A presente invenção se refere a um dispositivo de formação de feixe compreendendo uma unidade de transmissão (10) compreendendo pelo menos dois elementos de transmissão (111) que transmitem radiação na direção de um cenário (2), uma unidade de recepção (120) compreendendo pelo menos dois elementos de recepção (121) que recebem radiação de dito cenário (1) e que os sinais de recepção gerados de dita radiação recebida, e uma unidade de formação de feixe (130) que realiza formação de feixe para obter sinais de saída formados por feixe a partir de sinais de recepção pelo uso das ponderações de formação de feixe, em que ditas ponderações de formação de feixe são adaptadas para uma distância entre o cenário e um ou mais elementos de transmissão e/ou elementos de recepção, dita distância sendo indicada por um indicador de distância, e em que ditas ponderações de formação de feixe são modificadas se dita distância modificada.

Description

"DISPOSITIVO, MÉTODO E UNIDADE DE FORMAÇÃO DE FEIXE, DISPOSITIVO E MÉTODO DE FORMAÇÃO DE IMAGEM ATIVA PARA FORMAR IMAGEM DE UM CENÁRIO, MÉTODO DE PROCESSAMENTO, PROGRAMA DE COMPUTADOR, E, MEIO NÃO TRANSITÓRIO LEGÍVEL POR COMPUTADOR" CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção se refere a um dispositivo de formação de feixe e um método correspondente. A presente invenção se refere ainda a um dispositivo de formação de imagem ativa e um método de formação de imagem ativa para formar imagem de um cenário bem como para uma unidade de formação de feixe e um método de processamento. Ainda, a presente invenção se refere a um programa de computador e a um meio não transitório legível por computador armazenando tal um programa de computador. A presente invenção se refere particularmente a dispositivos de formação de feixe MIMO e métodos. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Sistemas de formação de imagem ativa estão se tornando mais e mais populares em freqüências ultrassônica, de micro-onda, de milímetro e de terahertz para um número de aplicações incluindo aplicações médicas e de segurança.
O arranjo do transmissor (aqui também chamado "elemento de transmissão") e receptor (aqui também chamado "elemento de recepção") em um sistema de formação de imagem ativa pode tomar diferentes formas. Em uma modalidade relevante para a presente invenção transmissores e receptores múltiplos trabalham juntos para formar um radar MIMO (ou sistema de formação de imagem ativa MIMO). Existem predominantemente dois tipos diferentes de radares MIMO. O primeiro tipo é chamado MIMO estatístico, em que as antenas (geralmente os "elementos de transmissão" e "elementos de recepção") são colocados longe um do outro para fornecer vistas diferentes do objeto (geralmente o "cenário"). O segundo tipo de MIMO é chamado MIMO de formação (ou colocalizado) de feixe no qual as antenas são colocadas próximas uma à outra e agem juntas para formar um arranjo de formação de feixe "virtual". A presente invenção primariamente aplica-se aos arranjos MIMO de formação de feixe.
Formação de feixe MIMO em uma dimensão é tipicamente combinada com outras técnicas (p.ex., radar de abertura sintética) para formar uma imagem em 2D. Alternativamente, formação de feixe MIMO pode ser realizada em duas dimensões para formar uma imagem em 2D. Para produzir uma imagem em 3D inteira de um objeto (ou uma imagem em 2D com distância adicional/informação de profundidade), tal arranjo tipicamente transmite uma forma de onda contínua de banda larga (p.ex., onda de freqüência modulada contínua (FMCW)) ou um pulso de banda larga para fornecer informação de variando.
Para qualquer dos arranjos de formação de feixe MIMO, quando tem uma distância grande entre o objeto e o arranjo receptor/transmissor (o tão chamado caso de "campo longe") as ponderações ótimas para uma direção angular dada para realizar formação de feixe MIMO não modificar significativamente quando a distância ao objeto é variada. Entretanto, quando a distância entre o objeto e o arranjo receptor/transmissor é curta (o tão chamado caso de "campo próximo") as ponderações ótimas para realizar formação de feixe MIMO modificam significativamente modificando distância.
Sistemas de formação de imagem usando a técnica de formação de feixe MIMO e obtendo informação de distância são geralmente conhecidos.
J. H. G. Ender, J. Klare, "System Architectures and Algorithms for Radar Imaging by MIMO-SAR", Conferência de Radar IEEE 2009 descreve um sistema no qual o arranjo de formação de feixe MIMO é usado em uma dimensão (neste caso na direção das asas da aeronave) e um Radar de Abertura Sintética (SAR) é criada na direção de movimento (neste caso o movimento para frente da aeronave) para criar uma imagem em 2D. A terceira dimensão (distância a partir da aeronave para objetos no solo) é obtida usando a técnica de onda contínua modulada de freqüência (FMCW). Entretanto, o sistema opera em cenários onde existem uma distância grande entre o transceptor e os objetos no solo.
J. Klare, O Saalmann, H. Wilden, "First Experimental Results with the imaging MIMO Radar MIRA-CLE X", Conferência de EUSAR 2010 descreve um sistema no qual SAR é combinado com formação de feixe MIMO para criar uma imagem em 2D e FMCW é usado para fornecer uma terceira dimensão, que é a informação da distância ao objeto. Este sistema é usado em uma maneira similar ao sistema descrito por J. H. G. Ender et al., no qual a distância entre transceptor e receptor é muito grande.
X. Zhuge, A. Yaravoy, "MIMO-SAR Based UWB Imaging for concealed Weapon Detection", Conferência de EUSAR 2010 Aachen, Alemanha, p. 195 - 197 descreve um sistema no qual SAR é combinado com formação de feixe MIMO para criar uma imagem em 2D. A terceira dimensão (distância ao objeto) é obtida usando um pulso com base em sinal de ultra banda larga (UWB).
X. Zhuge, A. Yaravoy, "Near-Field Ultra-wideband Imaging with Two dimensional Sparse MIMO array", Procedimentos da quarta Conferência Européia de Antenas e Propagação (EuCAP) 2010, p.1-4 descreve um sistema no qual a formação do feixe MIMO é usado em duas dimensões para criar uma imagem em 2D. A terceira dimensão (distância ao objeto) é obtida usando um pulso com base em sinal de ultra banda larga (UWB).
BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO
É um objetivo da presente invenção fornecer um dispositivo de formação de feixe e um método correspondente que pode ser usado para formação de imagem ativa no campo próximo e fornece uma precisão alta até se a distância do cenário, p.ex. de um objeto a ser convertido em imagem, modifica. É um objetivo adicional da presente invenção fornecer um dispositivo de formação de imagem ativa correspondente e um método de formação de imagem ativa correspondente, uma unidade de formação de feixe e um método de processamento bem como um programa de computador correspondente para implementar dito método de processamento no software e um meio não transitório legível por computador armazenando tal programa de computador.
De acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecido um dispositivo de formação de feixe, compreendendo:
uma unidade de transmissão compreendendo pelo menos dois elementos de transmissão que transmitem radiação na direção do cenário, uma unidade de recepção compreendendo pelo menos dois
elementos de recepção que recebem radiação de dito cenário e que gera sinais de recepção de dita radiação recebida, e
uma unidade de formação de feixe que realiza formação de feixe para obter sinais de saída formados de feixe a partir de ditos sinais de recepção usando as ponderações de formação de feixe, em que ditas ponderações de formação de feixe são adaptadas a uma distância entre o cenário e um ou mais elementos de transmissão e/ou elementos de recepção, dita distância sendo indicada por um indicador de distância, e em que ditas ponderações de formação de feixe são modificadas se dita distância modifica. De acordo com um aspecto ainda da presente invenção é
fornecido um dispositivo de formação de imagem para formar imagem de um cenário compreendendo um dispositivo de formação de feixe proposto de acordo com a presente invenção e uma unidade de processamento que processa ditos sinais de saída formados de feixe, em particular para construir uma imagem a partir de ditos sinais de saída formados de feixe e/ou detectar um objeto em dito cenário.
De acordo com ainda um aspecto adicional da presente invenção uma unidade de formação de feixe é fornecida compreendendo: - uma unidade de entrada que recebe sinais de recepção
gerados a partir da radiação recebida de um cenário em resposta à radiação transmitida na direção de dito cenário e
- processar elementos que realizam formação de feixe para obter sinais de saída formados de feixe a partir de ditos sinais de recepção por uso das ponderações de formação de feixe, em que ditas ponderações de formação de feixe são adaptadas para uma distância entre o cenário e um ou mais elementos de transmissão e/ou elementos de recepção, dita distância sendo indicada por um indicador de distância, e em que ditas ponderações de formação de feixe são modificadas se dita distância modifica. De acordo ainda com aspectos adicionais de métodos
correspondentes, um programa de computador compreendendo meio para fazer com que um computador execute as etapas do método de construção de imagem de acordo com a presente invenção, quando dito programa de computador é executado em um computador, bem como um meio não transitório legível por computador tendo instruções armazenadas no mesmo que, quando executadas em um computador, fazem com que o computador realize as etapas do método de formação de feixe de acordo com a presente invenção são fornecidos.
Modalidades preferidas da invenção são definidas nas reivindicações dependentes. Deve ser entendido que o dispositivo de formação de feixe reivindicado, os métodos reivindicados, o programa de computador reivindicado e o meio legível por computador reivindicado tem modalidades preferidas idênticas e/ou similares como o dispositivo de formação de feixe reivindicado e como definido nas reivindicações dependentes. A presente invenção é com base na idéia de otimizar formação de feixe quando a distância entre a unidade de iluminação/unidade de recepção (preferencialmente formando um arranjo transmissor/receptor comum) e o cenário, em particular um objeto do cenário que deve ser convertido em imagem, modifica. Isto é especialmente importante para aplicações de formação de imagem de distância curta quando o objeto está no "campo próximo" com relação à abertura da unidade de recepção pela qual o feixe de recepção é formado.
Para tais aplicações a curta distância, as diferenças de fases da radiação recebida a partir de diferentes transmissões para antenas de recepção modificam conforme o cenário (objeto) modifica sua distância com relação à unidade de iluminação e a unidade de recepção. Tal efeito não é observado quando o cenário está longe ("caso de campo longe") uma vez que todos os sinais de recepção tem o mesmo ângulo (todos tem trajetos de propagação paralelos).
Para resolver este objetivo para formar feixe (em particular para formação de feixe MIMO) para formação de imagem de campo próximo de distância curta é essencialmente prover posto de acordo com a presente invenção que diferentes ponderações de formação de feixe são usadas para distâncias diferentes de receptores/transmissores, dita distância sendo indicada por um indicador de distância. Em outras palavras, se a distância modifica, como indicado por uma modificação do indicador de distância, as ponderações de formação de feixe (que são geralmente ponderações complexas tendo uma amplitude e uma fase) são modificadas de acordo com a distância modificada para permitir uma formação de feixe ótimo que é otimizada para a distância modificada. Assim, a presente invenção propõe para adaptativamente modificar as ponderações de formação de feixe dependendo da distância entre o cenário (objeto) e os elementos de transmissão e de recepção para manter o padrão de radiação formado de feixe ótimo em distâncias curtas. Isto finalmente leva a uma precisão aumentada da formação de imagem se a distância do cenário modifica continuamente ou de tempo a tempo.
Como proposto de acordo com modalidades preferidas a distância pode ser medida usando a informação de variação já disponível (fornecida que o dispositivo de formação de imagem ativa tem sua funcionalidade) resultando em uma solução automática total. Alternativamente, a distância pode ser medida usando um dispositivo de variação adicional (p.ex. uma unidade de determinação de distância usando técnicas ópticas ou ultrassônicas). Uma alternativa adicional é que a distância requerida de interesse pode ser selecionado pelo operador, p.ex. o operador pode diretamente introduzir a distância presente (que é então também usado como indicador de distância) se conhecido de qualquer modo (p.ex. a partir de marcações de distância entre a unidade de recepção e o cenário. Também modalidades misturadas incluindo duas ou mais maneiras de determinar a distância são disponíveis de acordo com a invenção.
De acordo com parte da técnica anterior citada o problema acima explicado não surge, em particular em dispositivos usando formação de feixe MIMO no campo longe, de modo que não há necessidade de modificar as ponderações da formação de feixe (predeterminada e fixada) dependendo na distância a partir do cenário (objeto) para transmissores e receptores. De acordo com outra parte da técnica anterior citada formação de imagem de distância curta é descrita, mas a distância a partir do cenário (objeto) para os transmissores e receptores é predeterminada e fixada. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Estes e outros aspectos da presente invenção serão aparentes explicados e a partir de mais detalhes abaixo com referência às modalidades descritas aqui em seguida. Nos seguintes desenhos Fig. 1 mostra um diagrama esquemático de um dispositivo MIMO estatístico,
Fig. 2 mostra um diagrama esquemático de um dispositivo MIMO colocalizado,
Fig. 3 mostra uma modalidade de uma unidade de formação de
feixe conhecida,
Fig. 4 mostra outra modalidade de uma unidade de formação de feixe conhecida,
Fig. 5 mostra um diagrama ilustrando trajetos de sinal para formação de imagem de campo longe,
Fig. 6 mostra um diagrama ilustrando trajetos de sinal para formação de imagem de campo próximo,
Fig. 7 mostra uma primeira modalidade de um dispositivo de formação de imagem ativa de acordo com a presente invenção, Fig. 8 mostra uma primeira modalidade de uma unidade de
formação de feixe de acordo com a presente invenção,
Fig. 9 mostra uma segunda modalidade de uma unidade de formação de feixe de acordo com a presente invenção,
Fig. 10 mostra um diagrama ilustrando uma resposta de arranjo de antena obtida com ponderações complexas fixadas otimizadas para uma distância fixada em dita distância,
Fig. 11 mostra um diagrama ilustrando uma resposta de arranjo de antena obtida com ponderações complexas fixadas otimizadas para uma distância fixa em uma distância diferente, Fig. 12 mostra um diagrama ilustrando uma resposta de
arranjo de antena obtida com ponderações complexas fixadas adaptadas para a distância modificada,
Fig. 13 mostra um sistema de radar de FMCW (onda contínua modulada de freqüência) típica, Fig. 14 mostra uma freqüência típica contra formas de onda de tempo para um sistema de radar de FMCW, e
Fig. 15 mostra informação de variação típica obtida a partir de dois alvos localizados em 1 metro e 1,1 metros. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Sistemas de formação de imagem ativa, incluindo dispositivos de formação de imagem ativa e métodos, estão se tornando altamente popular em freqüências ultrassônicas, de micro ondas, de milímetro e de tetrahertz para um número de aplicações incluindo aplicações médicas e de segurança. Sistemas de formação de imagem ativa de segurança por exemplo permitem itens suspeitos escondidos abaixo de roupas ou em sacos a serem visualizados e a serem facilmente identificados. Sistemas de formação de imagem ativa médica por outro lado permitem a visualização de uma variedade ampla de itens biológicos.
O arranjo do transmissor e receptor no sistema de formação de imagem ativa pode tomar muitas diferentes formas mas nos sistemas seguintes nos quais múltiplos transmissores e receptores trabalham junto para formar um radar MIMO ou dispositivo de formação de imagem ativa MIMO serão principalmente considerados.
Existem dois tipos diferentes predominantemente de radar MIMO. O primeiro tipo é chamado MIMO estatístico. Neste sistema as antenas são colocadas longes uma das outras e tipicamente consiste de radares múltiplos para fornecer visualizações diferentes do objeto. Fazendo isso o radar MIMO fornece robusteza de sinais contra desvanecimento, uma vez que o sinal recebido total é uma superposição de todos os sinais recebidos diferente. Como exemplo de um dispositivo MIMO estatístico 10 com quatro unidades de radar 11, 12, 13, 14 fornecendo quatro vistas diferentes de um objeto 1 é mostrado na Fig. 1.
O segundo tipo de radar MIMO é chamado MIMO colocalizado (ou MIMO de formação de feixe). Neste sistema as antenas são colocadas próximas umas às outras e agem junto para formar um arranjo de formação de feixe "virtual". Um dispositivo MIMO colocalizado 20 compreendendo um arranjo transmissor 21 incluindo vários transmissores (aqui quatro) 22, 23, 24, 25 e um arranjo receptor 26 incluindo vários receptores (aqui três) 27, 28, 29 é esquematicamente mostrado na Fig. 2. Uma vez que o ganho de antena de qualquer arranjo é diretamente proporcional ao número de elementos de antena, a vantagem de tal arranjo (quando é otimamente designado) é que o número de elementos no arranjo virtual 30 (indicado pelos pontos entre o arranjo transmissor 21 e o arranjo receptor 26) é ΝΤχ χ Nrx onde Ntx é o número de transmissores e Nrx é o número de receptores, mas o número de transmissores e receptores é apenas Ntx + Nrx.
A presente invenção primariamente aplica o MIMO colocalizado (ou MIMO de formação de feixe) caso como esquematicamente mostrado na Fig. 2, que deve ser explicado em mais detalhe primeiro. Como já estabelecido acima, as antenas de transmissão 22, 23, 24, 25 e as antenas de recepção 27, 28, 29 agem junto para formar um arranjo virtual 30. Cada posição deste arranjo virtual 30 corresponde a uma certa combinação de antenas transmissoras e receptoras. Da mesma maneira como um arranjo receptor normal, cada sinal recebido é multiplicado por uma ponderação complexa (A elct) (também chamada "ponderação de formação de feixe") cujas ponderações de amplitude (através de A) e fase desloca (através do ângulo a) cada sinal recebido. As saídas destes multiplicadores são então somadas para produzir a saída final.
Modificando a fase deslocando para cada sinal recebido, o ângulo de sinal recebido pelo qual o arranjo tem a sensibilidade mais alta é modificado e assim o feixe resultante pode ser dirigido modificando o deslocamento de fase. Modificando as ponderações de amplitude dos sinais recebidos individuais, a razão de cada sinal recebido para a potência receptora global é modificada e a sensibilidade receptora de feixe exata contra ângulo pode ser modificada.
A diferença principal entre formação de feixe receptor normal e formação de feixe MIMO é que com a formação de feixe MIMO cada sinal recebido a partir de cada combinação de transmissor/receptor (ou posição de arranjo virtual) necessita ser multiplicada pela ponderação complexa correta (formação de feixe) para dirigir o feixe para o ângulo correto. Se os sinais de transmissão diferentes (a partir de antenas diferentes) são transmitidos uma vez em cada tempo (tempo de sinal Tx multiplexado), a saída formada de feixe final pode apenas ser calculada quando todas as antenas de transmissão tenham transmitido seus respectivos sinais. Uma modalidade de uma unidade de formação de feixe correspondente 40 para realizar formação de feixe para obter sinais de saída formados de feixe para os sinais de recepção é esquematicamente mostrado na Fig. 3. Compreende multiplicadores Ntx χ Nrx 41 para multiplicar os sinais de recepção diferentes Ntx χ Nrx 51 (p.ex. armazenado em um armazenamento temporário 43 recebendo como entrada os vetores recebidos Nrx 50) com uma ponderação de formação de feixe e uma unidade de soma 42 para somar as saídas dos multiplexadores 41. Uma tabela de pesquisa (LUT) 44 é fornecida que armazena as ponderações complexas Ntx χ Nrx corretas 52 para dirigir o feixe em uma direção específica. A saída formada de feixe 53 é emitida a partir da unidade de soma 42.
Se o sistema de formação de feixe MIMO é designado de modo que todas as antenas de transmissão podem transmitir ao mesmo tempo então a saída formada de feixe pode ser calculada mais rapidamente uma vez que apenas um sinal de transmissão necessita ser transmitido. Uma modalidade de uma implementação de tal uma unidade de formação de feixe 40' é esquematicamente mostrada na Fig. 4. Neste caso a unidade de entrada 45 é recebida como entrada dos vetores recebidos complexas Ntx χ Nrx 50' ao mesmo tempo e assim nenhum armazenamento temporário (semelhante ao armazenamento temporário 43 da modalidade mostrada na fig. 3) é necessário. Um exemplo de como os sinais recebidos e transmitidos propagam das antenas de transmissão em um arranjo MIMO para um objeto de exemplo (geralmente um cenário) 1 que é uma distância longa para longe é mostrada na Fig. 5. Para tal um cenário, por causa da distância grande entre o arranjo transceptor 60 (compreendendo um número de antenas de transmissão 61-68 nas bordas do arranjo 60 e um número de antenas de recepção 69, 70, 71 no meio) e o alvo (objeto) 1, os trajetos de propagações diferentes entre as antenas de transmissão diferentes 61-68 e o objeto de exemplo 1 são essencialmente paralelos. Dois trajetos de exemplo Tl e T4 são mostrados. Devido a esta razão conforme a distância entre o objeto Ieo arranjo 60 é modificada, a diferença no comprimento do trajeto entre os transmissores diferentes 61-68 e o objeto 1 não modifica. Deve ser notado aqui que a distância é considerada como a distância entre o objeto e um ponto de referência 75 no arranjo 60, o ponto de referência 75 sendo p.ex. localizado no meio do arranjo 60 (mas geralmente também ser colocado em algum lugar uma vez que é geralmente a modificação da distância que é de interesse primário de acordo com a presente invenção). Como um exemplo para a diferença do trajeto de transmissão
T1-T4 é também mostrado na Fig. 5. O mesmo é verdadeiro para os sinais refletidos recebidos a partir do objeto 1 para o arranjo de antena 60. Exemplos de trajetos de sinal recebidos na Fig. 5 são rotulados como dl, d2, e d3. Diferenças exemplares entre estes trajetos são mostradas como dl-d3 e d2-d3. Conforma a distância do objeto 1 ao arranjo de antena 60 é modificada (e contanto que os trajetos de propagação diferente permanecem paralelos), estas diferenças de trajeto de recepção também não modifica.
Como explicado acima, estes deslocamentos de fase entre os sinais de recepção diferentes permitem mover o ângulo do feixe requerido modificando as ponderações de formação de feixe complexa, em particular os deslocamento de fase (aqui, uma diferença de deslocamento de fase equipara a uma diferença de comprimento de trajeto). Uma vez neste caso de distância longa na Fig. 5, as diferenças de trajeto não modificam quando a distância de arranjo de antena para objeto modificam, e quaisquer ponderações de fase complexa que são ajustadas no arranjo MIMO para dirigir para um ângulo específico são também válidas quando a distância é modificada, uma vez que as diferenças de trajeto respectivas permanecem as mesmas.
Quando o objeto está próximo ao arranjo de antena, entretanto, a situação modifica. Tal uma situação é mostrada na Fig. 6. Em tal situação os trajetos de propagação a partir de diferentes antenas de transmissão 61-68 ao objeto de exemplo 1 todas tem ângulos diferentes (eles não são mais paralelos). Trajetos de exemplo mostrados são Tl e T4. O mesmo é verdadeiro para o sinal de recepção a partir do objeto de exemplo 1 para as antenas de recepção 69, 70, 71. Isto significa que, conforma as distâncias entre o objeto Ieo arranjo de antena 60 são modificados, as diferenças de trajeto entre os diferentes sinais transmitidos são modificadas. Esta modificação de diferença de trajeto com modificação de distância de objeto significa que quaisquer ponderações complexas que são ajustadas no arranjo MIMO para dirigir para um ângulo específico não são mais válidas quando a distância do objeto para o arranjo é modificada.
Deve ser notado aqui que para esta explicação as diferenças para os trajetos de propagação de sinal tem sido mostradas na Fig. 5 e 6 quando o objeto 1 está próximo do arranjo de antena 60 e quando o objeto 1 é um trajeto longo a partir do arranjo de antena 60. Entretanto, o tamanho do arranjo 60 é também importante. Então a razão de "(distância para objeto)/(tamanho do arranjo)" é efetivamente outro critério. Se esta razão é muito alta, o objeto pode ser considerado para estar no campo longe (p.ex. os trajetos de propagação são paralelos) e se a razão é baixa, o objeto pode ser considerado para estar no campo próximo (p.ex. os trajetos de propagação não são paralelos). Em outras palavras, sempre que mencionado aqui a distância do objeto para o arranjo de antena (p.ex. os elementos de transmissão e os elementos de recepção) é pequena (p.ex. um caso de campo próximo, no qual a presente invenção é principalmente aplicada), deve ser entendido que isto inclui casos onde a razão mencionada acima da "(distância para objeto)/(tamanho do arranjo)" é baixa.
Geralmente, objetos que são colocados em distâncias a partir
do arranjo de antena maior que
ID1 · '·'.
Ά ·.*:·". . ■ . ^ \ - ' (i)
onde D é o tamanho de abertura da antena (ou 'tamanho virtual' do arranjo MIMO) e λ é o comprimento de onda do sinal sendo transmitido (ou recebido) são comumente referidos a serem no campo longe. Para objetos que são colocados em uma distância menor Ri a partir do arranjo de antena, onde Ri é definido como
'0i2Ii^f; , W
f · .·
são comumente referidos a serem no "campo próximo radiante". Para objetos que são colocados em distância até mais próxima R2, onde R2 é definido como
2 Dv
R2 < — (3)
2 ■·. X ■ ■
como comumente referido para ser no "campo próximo
reativo".
Geralmente, como um exemplo, se é assumido que a freqüência de operação é 35 GHz (λ=8,57 mm) e que a antena tem um tamanho de abertura de 25λ (D=21,4 cm), o campo longe começa nas distâncias de antena para objeto maior que 10,7 metros. Objetos colocados entre 10,7 metros e 0,663 metros a partir da antena são ditos estarem no "campo próximo de radiação". Objetos colocados próximos a 0,663 metros são ditos estarem no "campo próximo reativo". Assim, neste exemplo a invenção é pelo menos aplicada para todas aplicações onde o objeto pode estar localizado em uma distância de menos que 10,7 metros a partir do conjunto de antena.
Fig. 7 mostra um diagrama esquemático de um dispositivo de formação de imagem ativa 100 de acordo com a presente invenção para formar imagem de um objeto 1 ou, mais geralmente, um cenário incluindo dito objeto. Isto compreende uma unidade de transmissão 110 (aqui dividida em duas subunidades de transmissão) compreendendo pelo menos dois (aqui: oito) elementos de transmissão 111 que transmitem radiação 112 na direção de dito objeto 1 (dita radiação 112 sendo também referida como sinais de transmissão 112 aqui a seguir). Uma unidade de recepção de radiação 120 é fornecida compreendendo pelo menos dois (aqui: três) elementos de recepção 121 que recebem radiação 122 de dito objeto 1 e que gera sinais de recepção 123 a partir de tira radiação recebida 122. Em várias modalidades, a unidade de transmissão 110 e a unidade de recepção 120 juntas formam um arranjo de antena, no qual as várias antenas, p.ex. os elementos de transmissão 111 e os elementos de recepção 121 são arranjados ao longo de uma linha (como mostrado na Fig. 7, onde os elementos de transmissão 111 são arranjados nas bordas esquerda e direita e os elementos de recepção 121 são arranjados no meio) ou em um plano comum formando um arranjo bidimensional. Entretanto, outros arranjos dos elementos de transmissão 111 e os elementos de recepção 121 são também possíveis. Para formar um feixe de dito objeto 1 ou o cenário completo
dos sinais de recepção 123 o dispositivo de formação de imagem ativa 100 compreende adicionalmente uma unidade de formação de feixe 130, p.ex. implementados por um processador, computador ou hardware dedicado, que realiza formação de feixe para obter sinais de saída formados de feixe 131 a partir de ditos sinais de recepção 123 por uso das ponderações de formação de feixe. Em algumas modalidades, p.ex. em modalidades empregando uma abordagem FMCW (como explicado abaixo) os sinais de transmissão 112 são usados em adição aos sinais de recepção 123 (p.ex. em um misturador no lado receptor de um radar de FMCW) para obter os sinais de saída formados de feixe 131.
Os sinais de saída formados de feixe 131 podem ainda serem processador em uma unidade de processamento 200 para obter um sinal de saída 210, p.ex. uma unidade de construção de imagem para construir uma imagem 210 do cenário, cuja unidade de processamento 200 pode ser implementada por um processador, computador ou hardware dedicado. Mas os sinais de saída formados de feixe 131 podem também ser usados para todos os propósitos em outras aplicações, p.ex. para analisar a estrutura e/ou material do objeto, para detectar ou rastrear um objeto ou para determinar uma distância do objeto e/ou velocidade, para qual outras aplicações o processamento pode também ser realizado na unidade de processamento 200.
O dispositivo de formação de imagem ativa 100 de acordo com a presente invenção é geralmente configurado para formação de feixe MIMO. Os elementos de transmissão 111 estão tanto seqüencialmente transmitindo radiação (sinais de transmissão) na direção de dito cenário ou estão simultaneamente transmitindo na direção de dito cenário, em que a radiação transmitida por elementos de transmissão diferentes 111 é codificada diferentemente, modulada diferentemente ou é transmitida em freqüências diferentes.
De acordo com a presente invenção as ponderações de
formação de feixe são adaptadas a uma distância entre o objeto 1 e um ou mais elementos de transmissão 111 e/ou elementos de recepção 121, dita distância sendo indicada por um indicador de distância. Se dita distância modifica, como será indicado pelo indicador de distância, ditas ponderações de formação de feixe são modificadas adequadamente para assegurar formação de feixe ótima na unidade de formação de feixe para obter, não respectiva da distância entre objeto e a unidade de transmissão 110 e a unidade de recepção 120, sinais de saída formados de feixe confiável e, assim, permitir um processamento de sinal mais preciso na unidade de processamento 200, p.ex. para obter imagens mais precisas do cenário.
Dito indicador de distância pode ser uma distância entre dito objeto 1 (ou cenário) e um ponto de referência 140. Dito ponto de referência 140 geralmente é localizado no meio do arranjo de antena, como mostrado na Fig. 7, mas pode também ser arranjado em algum outro lugar (p.ex. no canto do arranjo de antena) onde a distância ao objeto 1 (ou cenário) claramente e mais precisamente indica quaisquer modificações em dita distância.
Em outra modalidade dito indicador de distância está em uma distância entre dito objeto (ou cenário) e uma distância média, dita distância média sendo um valor médio ou de duas ou mais distâncias entre dito objeto 1 (ou cenário) e elementos de transmissão diferentes 111 e/ou elementos de recepção 121. Em outras palavras, se as distâncias entre dito objeto 1 (ou cenário) e dois ou elementos de transmissão diferentes 111 e/ou elementos de recepção 121 são conhecidos (como será explicado abaixo) médias podem ser formadas para uso como dito indicador de distância.
Uma modalidade de uma unidade de formação de feixe 130a de acordo com a presente invenção é esquematicamente mostrado na Fig. 8. Geralmente, esta unidade de formação de feixe 130 tem algumas similaridades com a unidade de formação de feixe 40, 40' mostrada nas Figs. 3 e 4, mas inclui elementos adicionais e funcionalidades. Os sinais de recepção 123 são também geralmente armazenados em um armazenamento temporário 150 fornecido para armazenar todos sinais recebidos a partir de transmissores e receptores diferentes e combinações. Os sinais recebidos são para ser multiplicados pelas ponderações de formação de feixe respectivas 134 nos multiplicadores 133 como explicado acima. Uma unidade de soma
135 é fornecida para somar as saídas dos multiplicadores 133 para obter os sinais de saída formados de feixe 131.
Contrariamente às modalidades conhecidas, entretanto, as ponderações de formação de feixe 134 não são fixadas e predeterminadas, mas elas modificam se a distância entre objeto 1 (cenário) e arranjo de antena 110, 120 modifica, como indicado por um indicador de distância 151 que é também fornecida à unidade de formação de feixe 130a. Com base neste indicador de distância 151 uma unidade de seleção 136 seleciona as ponderações de formação de feixe corretas 134 a partir de uma unidade de armazenamento 152 que armazena uma pluralidade de etapas das ponderações de formação de feixe para distâncias diferentes. Como o arranjo da unidade de transmissão 110 e a unidade de recepção 120 é geralmente fixada estes conjuntos de ponderações de formação de feixe são preferencialmente adquiridos antecipadamente por simulações ou cálculos adequados. Estas ponderações simuladas/calculadas podem ser ajustadas após um procedimento de calibração ter acontecido que mede as características específicas do receptor e transmissor individual. As ponderações de formação de feixe ótimas são então armazenadas na unidade de armazenamento 152.
Como na prática o número de conjuntos de ponderações de formação de feixe armazenadas é limitado (p.ex. não para exatamente cada distância um conjunto será disponível), o conjunto de ponderações de formação de feixe atribuído à presente distância ou a uma distância mais próxima à presente distância será tomado a partir da dita unidade de armazenamento 152 pela unidade de seleção 136 para realizar a formação de feixe. Em outra modalidade os conjuntos de ponderações de formação de feixe atribuídos para distâncias mais próximas à distância presente serão tomadas de dita unidade de armazenamento 152 pela unidade de seleção 136 e um conjunto de ponderações de formação de feixe interpoladas será calculado, preferencialmente pela unidade de seleção ou uma unidade de cálculo separada, a partir dos conjuntos tomados de dita unidade de armazenamento 152 para realizar a formação de feixe.
Em uma modalidade alternativa de uma unidade de formação de feixe 130b como mostrada na Fig. 9 uma unidade de cálculo de ponderações 137 é fornecida que determina as ponderações de formação de feixe de acordo com a presente distância como indicado pelo indicador de distância 151. Assim, as ponderações não são adquiridas anteriormente e armazenadas em uma unidade de armazenamento, mas são calculadas na hora. Preferencialmente, para este cálculo a unidade de cálculo de
ponderações 137 recebem como informação de entrada sobre a geometria do conjunto de antena (em particular as posições dos elementos de transmissão 111 e os elementos de recepção 121), o ângulo de feixe requerido, a distância ao objeto e a freqüência de operação. Uma vez que as variáveis tenham sido recebidas pela unidade de cálculo de ponderações 137, as diferenças de fase entre os trajetos de propagação diferentes para os canais diferentes (elementos de transmissão (Tx) e de recepção (Rx) diferentes) podem ser calculados para o ângulo de feixe requerido, distância ao objeto e freqüência de operação. Assumindo que tem elementos de transmissão Νχχ 111 e elementos de recepção Nrx 121 uma matriz T (Ντχ χ Nrx) pode ser formada que contém exponenciais representando esta diferença de fase entre cada combinação Tx/Rx (i = 1, ..., Ntx e j = 1, ..., Nrx). Um algoritmo simples para força de sinal máxima na direção de feixe requerida será então ajustada às ponderações de formação de feixe complexas final ao T* onde (*) representa a operação conjugada.
Deve ser notado que isto é apenas um exemplo de um algoritmo de formação de feixe para potência de sinal máxima na direção de feixe requerida. Algoritmos mais sofisticados podem ser usados que levam em conta a presença de sinais de interferência (e otimizar o carregador para razão de interferência) ou muitos parâmetros adicionais de requisição (p.ex. ângulos onde uma resposta mínima é requerida).
Fig. 10 mostra a resposta de simulação (ganho de potência contra ângulo) de um arranjo de linha de formação de feixe MIMO exemplar (similar a mostrada na Fig. 2) no qual oito transmissores são usados (com um espaçamento de 0,5 comprimentos de onda) e oito receptores são usados. A distância entre o arranjo de antena e o objeto é ajustada para 117 comprimentos de onda. Neste caso, as ponderações de formação de feixe tem sido calculadas para serem usadas nesta distância e para ponto da posição de zero graus.
Quando o mesmo arranjo de formação de feixe (e a mesma ponderação complexa) é usado na distância de 58 comprimentos de onda, a resposta simulada como mostrado na Fig. 11 é obtida. Como pode ser visto tem uma degradação considerável na resposta de arranjo de antena quando comparada a Fig. 10.
Se entretanto as ponderações complexas são modificadas e otimizadas, como proposto de acordo com a presente invenção, para ser usada a nova distância de 58 comprimentos de onda, a resposta de arranjo de antena pode ser muito melhorada. Fig. 12 mostra a resposta quando o mesmo conjunto de antena é usado com as novas ponderações complexas otimizadas para 58 comprimentos de onda. Como pode ser visto a resposta resultante é virtualmente a mesma que a 117 comprimentos de onda (como mostrado na Fig. 10).
O indicador de distância usado de acordo com a presente invenção para selecionar ou calcular as ponderações de formação de feixe ótimas pode ser obtido em diferentes maneiras de acordo com várias modalidades da presente invenção. Na Fig. 9 opções diferentes (que podem também ser usadas ao mesmo tempo ou em outras modalidades da unidade de formação de feixe) são mostradas. Os vários elementos para obter a distância são mostrados como elementos do dispositivo de formação de imagem ativa externo a partir da unidade de formação de feixe, pelo qual pode (parcialmente ou completamente) também ser parte da unidade de formação de feixe.
Em uma modalidade o valor de distância 151 (representando o
indicador de distância) é selecionável pelo usuário ou operador através de uma interface 160, como mostrado como uma opção na Fig. 9. Dita interface pode ser implementada por uma roda de seleção, tela de toque, menu de tela, mouse, teclado ou qualquer outra interface de máquina adequada. Isto é particularmente útil se a distância é conhecida ou pode ser facilmente adquirida, p.ex. por uso de qualquer marcação (p.ex. na parede ou chão), pelo usuário ou operador.
Em outra modalidade o valor da distância 151 (representando o indicador de distância) é medido usando uma unidade de determinação de distância externa 161a para determinar a distância presente. Esta unidade de determinação de distância 161a preferencialmente compreende uma unidade de medição de distância 165, em particular uma unidade de medição óptica, uma unidade de medição ultrassônica ou uma unidade de medição eletrônica, p.ex. usa técnicas a laser, técnica ultrassônica, ou alguma outra técnica de medição de distância).
Em ainda outra modalidade da unidade de determinação de distância 161b a unidade de cálculo de distância 164 é fornecida que calcula a distância a partir de ditos sinais de transmissão transmitidos 112 e os sinais de recepção 123 obtidos a partir de radiação recebida em resposta a ditos sinais de transmissão, p.ex. de um sinal de recepção único ou uma média ponderada ou média de pelo menos dois sinais de recepção. Pelo menos parte da informação contida nos sinais de transmissão e nos sinais de recepção (p.ex. o tempo de duração dos sinais a partir de um elemento de transmissão para um elemento de recepção) é geralmente usado para determinar a distância. Por isso, em uma modalidade exemplar da unidade de determinação de distância 161b o valor da distância é derivado a partir da informação variante obtida do sistema de formação de imagem ativa usando formação de feixe MIMO. Esta opção assume (como com freqüência é o caso) que o sistema de formação de imagem ativa usando formação de feixe MIMO transmite uma forma de onda que é usada para obter informação de distância/variação. Tais formas de onda tipicamente incluem pulsos curtos de banda larga (como geralmente usados em radares de ultra banda larga (UWB)), onda contínua de modulação de pulsos (pulsos de chilro) de freqüência (FMCW = Frequency Modulated Continuous Wave) ou algumas outras formas de onda adequadas que podem ou não incluir qualquer técnica de espalhamento ou codificação.
Uma vez que sistemas de formação de imagem ativa podem ser usados tal como capacidade variando descrito acima e porque tais sistemas tipicamente usam técnica de FMCW, a técnica de FMCW deve ser brevemente descrita. Uma explicação através da FMCW pode ser achada em G. Brooker, "Understanding Millimeter Wave FMCW Radars", Ia Conferência internacional em Tecnologia de Sensor, Novembro 21-23, 2005, Palmerstron North, Nova Zelândia, p. 152 - 157.
Um radar de FMCW 250, como geralmente mostrado na Fig. 13A, transmite um sinal de onda contínuo que é freqüência modulada (freqüência está modificando com tempo) para produzir sinal de chirlo. Isto é transmitido ao objeto 280 para ser examinado e é também alimentado a um receptor através de um acoplador 300. O sinal transmitido pode ser refletido pelo objeto, em que o nível de reflexão dependerá de propriedades do objeto, e será recebido pela seção receptora do radar de FMCW 270, através da antena 290. Uma vez que o pulso de chirlo transmitido (tendo uma duração de pulso de chirlo Tb) está modificando sua freqüência com tempo, a freqüência exata recebida de um instante de tempo dado depende de quão longe o objeto está localizado e sob o tempo na hora correspondente (indicado como Tp na Fig. 13B). Este sinal recebido é então misturado com o chirlo transmitido (através do acoplador) e a saída do misturador tem uma freqüência que é a diferença na freqüência entre o sinal transmitido e recebido. Isto é conhecido como a freqüência de batida (¾) e é diretamente proporcional à distância entre o radar de FMCW e o objeto.
A variação de freqüência contra tempo do sinal de transmissão (pulso de chirlo) e sinal recebido é mostrada na Fig. 13B como linhas sólidas e tracejadas respectivamente. A diferença na freqüência entre o sinal transmitido e o sinal recebido, a freqüência de batida (¾) também é rotulada. Um sistema de radar de FMCW típico iria tipicamente enviar pulsos de chirlo continuamente e uma variação típica de freqüência com tempo é mostrada na Fig. 14. Outras variações dos sinais de rampa são também possíveis. Quando a opção acima descrita de determinar a distância, p.ex. o uso de informação variante obtida do sistema de formação de imagem ativa usando formação de feixe MIMP, é escolhida obtendo a informação variante, existem também várias opções adicionais de como a informação variante pode ser selecionada e processada.
A seleção da informação variante a ser processada pode ser com base em um feixe particular de interesse ou pode ser derivado da média ou média ponderada de vários feixes escolhidos representando uma área escolhida de interesse. Uma vez que foi decidido que feixe ou que conjunto de feixes escolhidos são para serem usados para a informação variante, a distância mais relevante necessita para determinar a partir de informação variante selecionada. Uma saída de exemplo da informação variante para duas camadas é mostrada na Fig. 15.
Para determinar a distância mais relevante, é proposto em uma modalidade que o pico máximo da informação variante é escolhido. O pico máximo pode representar a potência recebida mais alta ou a voltagem mais alta da informação variante. Técnicas mais sofisticadas podem também ser usadas, incluindo a média ou média ponderada de múltiplos picos. Tais esquemas poderão ser úteis quando o objeto tem camadas múltiplas (como mostrado na Fig. 15). A distância selecionada será então a média (ou média ponderada) das distâncias de diferentes camadas.
Para obter a informação variante, um sinal inicial é enviado e recebido que significa que o primeiro quadro de imagem recebido pode não ser corretamente otimizado para distância. Esta abordagem é então preferencialmente aplicável para sistemas que tem taxa de quadro alta, uma vez que pelo menos um quadro é necessário para obter informação variante.
A informação variante pode ser obtida em mais de uma etapa iterativa e pode continuamente ser atualizada, que deve ser especialmente útil se o objeto de interesse (ou área escolhida de interesse) está movendo.
Em resumo, a presente invenção fornece um dispositivo de formação de imagem ativa e método fornecendo desempenho de formação de feixe ótimo e, então, resolução espacial de formação de imagem em todos objetos para distâncias de arranjo de antena e também para objetos em movimento, p.ex. se a distância modifica (continuamente ou de tempo em tempo). Adicionalmente, quando objetos são para serem varridos no campo próximo do arranjo de antena, eles podem ser colocados em uma variação de distâncias, ao invés de distâncias fixas como é normalmente requerido de acordo com sistemas conhecidos.
A invenção tem sido ilustrada e descrita em detalhe nos desenhos e descrição seguinte, mas tal ilustração e descrição são para serem consideradas ilustrativa ou exemplar e não restritiva. A invenção não é limitada às modalidades divulgadas. Outras variações para as modalidades divulgadas podem ser entendidas e efetuadas por aqueles versados na técnica e praticando a invenção reivindicada, a partir de um estudo de desenhos, a divulgação, e as reivindicações anexas. Nas reivindicações, a palavra "compreendendo" não exclui outros elementos ou etapas, e o artigo indefinido "um" ou "uma" não exclui uma pluralidade. Um elemento único ou outra unidade pode preencher as funções de vários itens definidos nas reivindicações. O mero fato de que certas medições são definidas em reivindicações dependentes mutuamente diferentes não indica que uma combinação destas medições não possa ser usada para vantagem.
Um programa de computador pode ser armazenado/distribuído em um meio não transitório adequado, tal como um meio de armazenamento óptico ou um meio de estado sólido fornecido junto com ou como parte de outro hardware, mas pode também ser distribuído em outras formas, tal como através da internet ou outros sistemas de telecomunicações com fio ou sem fio.
Quaisquer sinais de referência nas reivindicações não deve ser construído como limitando o escopo.

Claims (27)

1. Dispositivo de formação de feixe, caracterizado pelo fato de que compreende: uma unidade de transmissão (110) compreendendo pelo menos dois elementos de transmissão (111) que transmitem radiação na direção do cenário (2), uma unidade de recepção (120) compreendendo pelo menos dois elementos de recepção (121) que recebem radiação de dito cenário (1) e que gera sinais de recepção de dita radiação recebida, e uma unidade de formação de feixe (130) que realiza formação de feixe para obter sinais de saída formados de feixe a partir de ditos sinais de recepção usando as ponderações de formação de feixe, em que ditas ponderações de formação de feixe são adaptadas a uma distância entre o cenário e um ou mais elementos de transmissão e/ou elementos de recepção, dita distância sendo indicada por um indicador de distância, e em que ditas ponderações de formação de feixe são modificadas se dita distância modifica.
2. Dispositivo de formação de feixe de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dito dispositivo de formação de feixe é configurado para formação de feixe MIMO.
3. Dispositivo de formação de feixe de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que dita unidade de formação de feixe (130) é configurada para realizar formação de feixe multiplicando todos sinais de recepção a partir de diferentes transmissores por uma ponderação de formação de feixe separada.
4. Dispositivo de formação de feixe de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que ditos elementos de transmissão (111) são configurados para seqüencialmente transmitir radiação na direção de dito cenário (1).
5. Dispositivo de formação de feixe de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os elementos de transmissão (111) são configurados para simultaneamente transmitir radiação na direção de dito cenário (1), em que a radiação transmitida por elementos de transmissão diferentes são codificados ou modulados diferentemente ou estão em freqüências diferentes.
6. Dispositivo de formação de feixe de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma unidade de armazenamento (152) que armazena uma pluralidade de conjuntos de ponderações de formação de feixe para distâncias diferentes.
7. Dispositivo de formação de feixe de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que dita unidade de formação de feixe (130a) é configurada para tomar o conjunto de ponderações de formação de feixe atribuído à presente distância ou uma distância mais próxima da presente distância a partir de dita unidade de armazenamento (152) para realizar a formação de feixe.
8. Dispositivo de formação de feixe de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que dita unidade de formação de feixe (130) é configurada para tomar conjuntos as ponderações de formação de feixe atribuídas a distâncias próximas à presente distância a partir de dita unidade de armazenamento (152) e para calcular um conjunto de ponderações complexas interpoladas a partir de conjuntos tomados a partir de dita unidade de armazenamento para realizar a formação de feixe.
9. Dispositivo de formação de feixe de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma unidade de cálculo de ponderações (137) que determina as ponderações de formação de feixe de acordo com a presente distância.
10. Dispositivo de formação de feixe de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma unidade de determinação de distância (161a, 161b) que determina a presente distância.
11. Dispositivo de formação de feixe de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que dita unidade de determinação de distância (161a) compreende uma unidade de medição de distância (165), em particular uma unidade de medição óptica, uma unidade de medição ultrassônica ou uma unidade de medição eletrônica.
12. Dispositivo de formação de feixe de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que dita unidade de determinação de distância (161b) compreende uma unidade de cálculo de distância (164) que calcula a distância a partir de ditos sinais de transmissão transmitidos e sinais de recepção obtidos a partir da radiação recebida em resposta a ditos sinais transmitidos.
13. Dispositivo de formação de feixe de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que ditos elementos de transmissão são configurados para transmitir pulsos curtos de banda larga ou pulsos de chirlo, em particular pulsos de FMCW.
14. Dispositivo de formação de feixe de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que dita unidade de cálculo de distância (164) é configurada para calcular a distância a partir de um sinal de recepção formado de feixe único ou a partir da média medida ou ponderada de pelo menos sinais de recepção formados de dois feixes.
15. Dispositivo de formação de feixe de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que dita unidade de cálculo de distância (164) é configurada para calcular a distância a partir do pico máximo representando a potência ou voltagem detectada máxima.
16. Dispositivo de formação de feixe de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que dita unidade de cálculo de distância (164) é configurada para calcular a distância a partir do meio ou meio ponderado de pelo menos dois picos máximos representando a potência ou voltagem detectada máxima.
17. Dispositivo de formação de feixe de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma interface (160) permitindo um usuário a introduzir a distância ou modificar uma distância assumida.
18. Dispositivo de formação de feixe de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que ditos elementos de transmissão (111) e/ou ditos elementos de recepção (121) são arranjados para substancialmente formar uma linha em uma dimensão ou um arranjo em duas dimensões.
19. Dispositivo de formação de feixe de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que dito indicador de distância é uma distância entre dito cenário e um ponto de referência em dita linha ou arranjo, respectivamente.
20. Dispositivo de formação de feixe de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que dito indicador de distância é uma distância entre dito cenário e uma distância média, dita distância média de duas ou mais distâncias entre dito cenário e elementos de transmissão e/ou elementos de recepção diferentes arranjados em dita linha ou arranjo, respectivamente.
21. Método de formação de feixe, caracterizado pelo fato de que compreende: - transmitir radiação na direção de um cenário (1), - receber radiação a partir de dito cenário (1), - gerar sinais de recepção a partir de dita radiação recebida, e - realizar formação de feixe para obter sinais de saída formados de feixe a partir de ditos sinais de recepção por uso das ponderações de formação de feixe, em que ditas ponderações de formação de feixe são adaptadas para uma distância entre o cenário e um ou mais elementos de transmissão e/ou elementos de recepção, dita distância sendo indicada por um indicador de distância, e em que ditas ponderações de formação de feixe são modificadas se dita distância modifica.
22. Dispositivo de formação de imagem ativa para formar imagem de um cenário, caracterizado pelo fato de que compreende: - um dispositivo de formação de feixe como definido na reivindicação 1 e - uma unidade de processamento (200) que processa ditos sinais de saída formados de feixe (131), em particular para construir uma imagem (210) a partir de ditos sinais de saída formados de feixe e/ou detectar um objeto em dito cenário.
23. Método de formação de imagem ativa para formar imagem de um cenário, caracterizado pelo fato de que compreende: - um método de formação de feixe como definido na reivindicação 21 e - processar ditos sinais de saída formados de feixe (131), em particular para construir uma imagem (210) a partir de ditos sinais de saída formados de feixe e/ou detectar um objeto em dito cenário.
24. Unidade de formação de feixe (130), caracterizada pelo fato de que compreende: - uma unidade de entrada (133) que recebe sinais de recepção gerados a partir da radiação recebida de um cenário (1) em resposta à radiação transmitida na direção de dito cenário (2) e - processar elementos (133, 134, 136) que realizam formação de feixe para obter sinais de saída formados de feixe a partir de ditos sinais de recepção por uso das ponderações de formação de feixe, em que ditas ponderações de formação de feixe são adaptadas para uma distância entre o cenário e um ou mais elementos de transmissão e/ou elementos de recepção, dita distância sendo indicada por um indicador de distância, e em que ditas ponderações de formação de feixe são modificadas se dita distância modifica.
25. Método de processamento, caracterizado pelo fato de que compreende: - receber sinais de recepção gerados a partir de radiação recebida a partir de um cenário (1) em resposta à radiação transmitida na direção de dito cenário (2) e - realizar formação de feixe para obter sinais de saída formados de feixe a partir de ditos sinais de recepção por uso das ponderações de formação de feixe, em que ditas ponderações de formação de feixe são adaptadas para uma distância entre o cenário e um ou mais elementos de transmissão e/ou elementos de recepção, dita distância sendo indicada por um indicador de distância, e em que ditas ponderações de formação de feixe são modificadas se dita distância modifica.
26. Programa de computador, caracterizado pelo fato de que compreende meio de código de programa para fazer com que um computador realize as etapas de dito método como definido na reivindicação 25 quando dito programa de computador é executado em um computador.
27. Meio não transitório legível por computador, caracterizado pelo fato de ter instruções armazenadas no mesmo que, quando executadas em um computador, fazem com que o computador realize as etapas do método como definido na reivindicação 25.
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